DE2012922B2 - Phase modulator - Google Patents
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Description
Einspeisung beispielsweise durch Frequenz- oder Phasenmodulation des Sendeoszillators erfolgt.Feeding takes place, for example, by frequency or phase modulation of the transmitter oscillator.
Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, daß es bei einer Erzeugung der RF-Schwingung des Sendeoszillators durch Frequenzvervielfachung der Schwingung eines Quarzoszillators zweckmäßig ist, hinter dem Quarzoszillator eine Phasenmodulation vorzunehmen, da eine Frequenzmodulation des Quarzoszillators nicht mit ausreichender Linearität möglich ist.Considerations within the scope of the invention have shown that there is a generation of the RF oscillation of the transmitter oscillator by frequency multiplication the oscillation of a crystal oscillator is appropriate, a phase modulation behind the crystal oscillator since frequency modulation of the crystal oscillator is not possible with sufficient linearity is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hierfür geeigneten Phasenmodulator zu schaffen, mit dem man bei möglichst linearer Abhängigkeit des Phasenwinkels von der Modulationsspannung einen möglichst großen Phasenhub erreicht. Die Dämpfung des Phasenmodulators soll hierbei unabhängig von der Modulationsspannung sein, d. h., es soll keine Amplitudenmodulation erzeugt werden.The invention is based on the object of providing a phase modulator suitable for this purpose one with the most linear possible dependence of the phase angle on the modulation voltage as large a phase deviation as possible. The attenuation of the phase modulator should be independent of be the modulation voltage, d. That is, no amplitude modulation should be generated.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß parallel zu der Übe-tragerwicklung des Längszweigs, die von der durchgehenden Wicklung eines Sparübertragers gebildet ist, die Serienschaltung zweier spannungsabhängiger Kapazitäten liegt, von denen wenigstens eine durch einen Sperrschichtvaraktor realisiert ist, an deren Verbindungspunkt die Modulationsspannung und eine Varaktorsvorpannung geführt sind, und daß zwei symmetrisch zur Mittelanzapfung liegende Anzapfungen den Ein- und Ausgang des Modulators bilden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Grundschaltung so abgestimmt wird, daß die Steilheitskurve des Modulators auf ihr Maximum eingestellt ist.This object is achieved according to the invention in such a way that in parallel with the transfer winding of the series branch, which is formed by the continuous winding of an economy transformer, the series connection two voltage-dependent capacitances, at least one of which by a junction varactor is realized, at the connection point of which the modulation voltage and a varactor bias voltage are performed, and that two taps lying symmetrically to the center tap the input and output of the modulator. It is particularly advantageous if the basic circuit is coordinated in such a way that that the slope of the modulator is set to its maximum.
Das Verhältnis des Wirkwiderstandes im Querzweig zum transformierten Blindwiderstand bei der Mittenfrequenz wird für eine T-Ersatzschaltung (vgl. F i g. 2) vorteilhafterweise größer als -£-|,ä\ insbesondere zwischen J,5 und 0,75 gewählt, was für eine Kreuzschaltung einem Verhältnis des Wirkwiderstandes im Diagonalzweig zum Blindwiderstand des Längszweiges von größer als j/3 bzw. zwischen 2 und 3 entspricht. In diesem Bereich erreicht man einen Phasenhub mit einem Minimum an Steilheitsverzerrungen und quadratischen Klirrprodukten.The ratio of the effective resistance in the shunt branch to the transformed reactance at the center frequency is advantageously greater than - £ - |, ä \, in particular between, for a T equivalent circuit (see FIG. 2) J, 5 and 0.75 are selected, which is a ratio of the effective resistance im Diagonal branch corresponds to the reactance of the series branch of greater than j / 3 or between 2 and 3. In this range a phase deviation with a minimum of steepness distortions and quadratic ones is achieved Distortion products.
Einen noch größeren Phasenhub bei guter Linearität erzielt man durch eine Kettenschaltung von wenigstens zwei Grundschaltungen, die durch je einen zwischengeschalteten Trennverstärker miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Kettenschaltung ist es besonders vorteilhaft, die Maxima der beiden Steilheitskurven so gegeneinander zu versetzen, daß sich über einen möglichst weiten Bereich der Modulationswechselspannung eine flache Steilheitskurve ergibt. Dies wird durch die unterschiedliche Abstimmung der Übertragerinduktivitäten und Sperrschichtvaraktoren der Teilmodulatoren erreicht, die derart gewählt sind, daß der Arbeitspunkt beim einen Teilmodulator auf der Vorderflanke der Steilheitskurve liegt und beim anderen Teilmodulator auf der Rückflanke. Hierbei kann auch ein Verhältnis der Wirk- und Blindwiderstände von > 3 bzw. 0,75 von Vorteil sein.An even larger phase deviation with good linearity can be achieved by a chain connection of at least two basic circuits, each connected to one another by an intermediate isolating amplifier are. In such a chain connection, it is particularly advantageous to offset the maxima of the two steepness curves from one another in such a way that over the broadest possible range of the alternating modulation voltage results in a flat slope curve. this is due to the different coordination of the transformer inductances and junction varactors the partial modulators achieved, which are chosen such that the operating point at a partial modulator on the The leading edge of the steepness curve lies and the other partial modulator is on the trailing edge. Here can A ratio of the real and reactive resistances of> 3 or 0.75 can also be advantageous.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. It shows
F i g. 1 die Grundschaltung eines Phasenmodulators, F i g. 1 the basic circuit of a phase modulator,
F i g. 2 und 3 je ein Ersatzschaltbild des Phasenmodulators, F i g. 2 and 3 each have an equivalent circuit diagram of the phase modulator,
F i g. 4 den Steilheitsverlauf eines Phasenmodulators aus einer Grundschaltung,F i g. 4 shows the gradient of a phase modulator from a basic circuit,
F i g, 5 in einer graphischen Darstellung den Steilheitsverlauf eines Phasenmodulators aus zwei Grundschaltungen undFIG. 5 is a graphical representation of the gradient of a phase modulator made up of two basic circuits and
F i g. 6 das Schaltbild eines Phasenmodulators aus zwei Grundschaltungen mit zwischengeschalteten Trennverstärkern.F i g. 6 shows the circuit diagram of a phase modulator made up of two basic circuits with interposed Isolation amplifiers.
In F i g. 1 ist die Grundschaltung des Phasenmodulators dargestellt. Es ist eine Brücken-T-Schaltung, die aus einem reellen Innenwiderstand R gespeist wird undIn Fig. 1 shows the basic circuit of the phase modulator. It is a bridge T-circuit that is fed from a real internal resistance R and
ίο auf einem reellen Lastwiderstand R arbeitet. Der Längszweig der Brücken-T-Schaltung wird von einem Sparübertrager mit einer abstimmbaren Hauptindukiivität gebildet, parallel zu dessen durchgehender Wicklung zwei Sperrschichtvaraktoren K1 und K2mitgegen-ίο works on a real load resistance R. The series branch of the bridge T-circuit is formed by an economy transformer with a tunable main inductance, parallel to its continuous winding, two barrier layer varactors K 1 and K 2 with opposite.
sinniger Polung in Serie liegen, deren Verbindungspunkt über eine Drossel Dr die Modulationsspannung und eine Varaktorspannung zugeführt werden. Der Kondensator C4 dient als Siebkondensator für die HF-Spannung. Von der M»Uelanzapfung des Übertragers liegt der einen ohmsch^n Widerstand R3 vonmeaningful polarity lie in series, the connection point of which is fed via a choke Dr the modulation voltage and a varactor voltage. The capacitor C 4 serves as a filter capacitor for the HF voltage. The one ohmic resistor R 3 of is from the power tap of the transformer
der Größe -γ enthaltende Querzweig gegen den Schaltungsnullpunkt. Zwei symmetrisch zur Mittelanzaplung liegende Anzapfungen bilden den Ein- und Ausgang des Modulators. Die Varaktorkapazität wird dann um den Faktor ü2 übersetzt. Es gilt hierfürthe size -γ-containing cross branch against the circuit zero point. Two taps located symmetrically to the center tap form the input and output of the modulator. The varactor capacitance is then translated by a factor of 2. It applies to this
C1 C 1
c?-. at = 1 c, c? -. at = 1 c,
(D(D
wobei C1 und C2 die Kapazitäten der Sperrschichtvaraktoren
V1 und V2 sind. Das hat den Vorteil, daß
man mit kleinen Varaktorkapazitäten auskommt, so daß am Modulationseingang nur ^ine kleine Kapazität
wirksam ist und man trotzdem mit jinem kleinen ohmschen Widerstand R, z. B. 75 Ω, arbeiten kann.
Parallel zum Widerstand R3 des Querzweiges liegt der
Kondensator C3 der zur Kompensation der Streuinduktivität
des Übertragers und des Widerstandes R dient. Die Kapazität des Kondensators C3 wird dabei
so eingestellt, daß die entstehende Amplitudenmodulation möglichst klein ist.
F i g. 2 und 3 zeigen das Ersatzschaltbild des Phasenmodulators in der Brücken-T-Schaltung und in der
Kreuzschaltung. Beim Ersatzschaltbild in der Brücken-T-Schaltung liegen im Längszweig jeweils in Parallelschaltung
zur Hauptinduktivität eine Induktivität der Größe IL und eine spannungsabhängige Kapazitätwhere C 1 and C 2 are the capacitances of the junction varactors V 1 and V 2 . This has the advantage that you can get by with small varactor capacitances, so that only a small capacitance is effective at the modulation input and you can still use a small ohmic resistance R, e.g. B. 75 Ω, can work. The capacitor C 3, which is used to compensate for the leakage inductance of the transformer and the resistor R, is parallel to the resistor R 3 of the shunt arm. The capacitance of the capacitor C 3 is set so that the resulting amplitude modulation is as small as possible.
F i g. 2 and 3 show the equivalent circuit diagram of the phase modulator in the bridge T connection and in the cross connection. In the equivalent circuit diagram in the bridge T circuit, an inductance of the size IL and a voltage-dependent capacitance are located in the series branch in parallel to the main inductance
5-J 4- C(U). Im Querzweig liegt der ohmsche Widerstand5-J 4- C (U). The ohmic resistance is in the shunt branch
R-, von der Größe R-, on the size
Beim Ersatzschaltbild in derThe equivalent circuit in the
Kreuzschaltung sind in den Längszweigen jeweils ein Parallelresonanzkreis mit den Elementen L und C(U) und in df :i Diagonalzweigen je ein ohmscher Widerstand R angeordnet. Die Kapazität C(U) ist eine Funktion der angelegten Spannung U, für die die Beziehung giltCross-connection, a parallel resonance circuit with the elements L and C (U) is arranged in each of the series branches and an ohmic resistor R is arranged in each of df: i diagonal branches. The capacitance C (U) is a function of the applied voltage U, for which the relationship applies
(CIU) = C0 (CIU) = C 0
U0+ Up U+ UdU 0 + Up U + Ud
Hierbei ist /; eine für den jeweiligen Varaktortyp spezifische Größe, beispielsweise 2, Ud die Diodenspannung und C0 die transformierte Kapazität bei der Spannung U0. Where /; a variable specific to the respective varactor type, for example 2, Ud the diode voltage and C 0 the transformed capacitance at the voltage U 0 .
Für den Phasenwinkel zwischen AusgangsspannungFor the phase angle between output voltage
U2 und Quellspannung Uq ergibt sich die in Gleichung (3) dargestellte Beziehung U 2 and source voltage Uq result in the relationship shown in equation (3)
\ = π - 2 arc tg o,0 C0 r( 1 ],\ = π - 2 arc tg o, 0 C 0 r ( 1],
wobeiwhereby
Uo t- Ud) Uo t- Ud)
Der Differentialquotient des Phasenwinkels nachn der Spannung -^- ist die Phasensteilheit des Phasenmodulators. Für die normierte Steilheit ^- ergibt sich die BeziehungThe differential quotient of the phase angle after the voltage - ^ - is the steepness of the phase of the phase modulator. For the normalized slope ^ - the relation results
ax I ax I
dvdv
fco(v».'«-2v+ [I + l/V] v3'2 fc o (v ". '" - 2v + [I + 1 / V] v 3 ' 2
Hierbei ist b0 — O0C0R das Verhältnis von Wirkwiderstand R zu Blindwiderstand l/w0C0 bei der Resonanzfrequenz w0.Here b 0 - O 0 C 0 R is the ratio of effective resistance R to reactance l / w 0 C 0 at the resonance frequency w 0 .
F i g. 4 zeigt den Steilheitsverlauf eines Phasenmodulators aus einer Grundschaltung, wobei die normierteF i g. 4 shows the gradient of a phase modulator from a basic circuit, the normalized
Steilheit 5' = -— über ν bei unterschiedlichem b0 alsSlope 5 '= -— over ν with different b 0 as
Parameter aufgetragen ist. Man erkennt, daß die Kurve bei größerem b0 eine größere Steilheit aufweist, aber wesentlich schmalbandiger ist als bei kleineremParameter is plotted. It can be seen that the curve has a greater steepness with a larger b 0 , but is much narrower than with a smaller one
F i g. 5 zeigt den prinzipiellen Steilheitsverlauf eines Phasenmodulators mit zwei Grundschaltungen, wie er in F i g. 6 dargestellt ist. Mit einem solchen Phasenmodulator aus zwei oder auch mehr in Kette geschalteten Grundschaltungen ist ein wesentlich höherer Phasenschub erreichbar als mit einer Grundschaltung. Die Maxima der beiden Steilheitskurven werden dabei so gegeneinander versetzt, daß sich ein möglichst großer Phasenhub bei güter Linearität ergibt. Dies wird durch eine unterschiedliche Abstimmung der Übertragerinduktivitäten und Varaktorkapazitäten der beiden Grundschaltungen erreicht, wobei die Abstimmung der Varaktorkapazitäten durch die Wahl der Vorspannung erfolgen kann. Der Arbeitspunkt beim einen Teilmodulator befindet sich dann auf der Vorderflanke der Steilheitskurve und beim anderen Teilmodulator auf der Riickflanke. Γη der graphischen Darstellung der Steilheitskurven in Fig. 5, bei der die Steilheit S als Funktion der Vorspannung Ux bzw. U2 aufgetragen ist. sind die Steilheitskurven der Teilmodulatoren 1 und 2 strichliert bzw. strichpunktiert eingezeichnet und die Steilheitskurve des Gesamtmodulators, bei der U2-U1- U21 — const, ist, in einemF i g. 5 shows the basic gradient of a phase modulator with two basic circuits, as shown in FIG. 6 is shown. With such a phase modulator made up of two or more basic circuits connected in a chain, a significantly higher phase shift can be achieved than with a basic circuit. The maxima of the two steepness curves are offset from one another in such a way that the largest possible phase deviation results with good linearity. This is achieved by a different adjustment of the transformer inductances and varactor capacitances of the two basic circuits, whereby the adjustment of the varactor capacitances can take place by the choice of the bias voltage. The working point for one partial modulator is then on the leading edge of the steepness curve and for the other partial modulator on the trailing edge. Γη of the graphical representation of the slope curves in FIG. 5, in which the slope S is plotted as a function of the bias voltage U x or U 2. the slope curves of the partial modulators 1 and 2 are drawn in dashed or dash-dotted lines and the slope curve of the overall modulator, in which U 2 -U 1 -U 21 - const, is in one
ίο ausgezogenen Linienzug. Die Steilheitskurve des Gesamtmodulators weist einen größeren Bereich konstanter Steilheit auf.ίο solid line. The slope of the overall modulator has a larger area of constant slope.
F i g. 6 zeigt das Schaltbild eines Phasenmodulators aus zwei Grundschaltungen C1 und G2 gemäß F i g. 1, die über einen Trennverstärker TrV1 in Kette geschaltet sind. Ein weiterer Trennverstärker TrV2 ist am Ausgang der zweiten Grundschaltung angeschaltet. Die beiden Grundschaltungen G1 und C2 sind jeweils strichliert umrandet.F i g. 6 shows the circuit diagram of a phase modulator made up of two basic circuits C 1 and G 2 according to FIG. 1, which are connected in a chain via an isolating amplifier TrV 1. Another isolating amplifier TrV 2 is connected to the output of the second basic circuit. The two basic circuits G 1 and C 2 are each outlined by dashed lines.
ao Die beiden Grundschaltungen G1 und G2 enthalten in ihrem Längszweig jeweils einen Übertrager U1 bzw. (J2 mit einstellbarer Hauptinduktivität, parallel zu deren durchgehender Wicklung die beiden Sperrschichtva'uktoren V1 und V2 bzw. V3 und K, mit gegen-ao The two basic circuits G 1 and G 2 each contain a transformer U 1 or (J 2 with adjustable main inductance, in parallel to their continuous winding, the two barrier layers V 1 and V 2 or V 3 and K, respectively) in their series branch against-
»5 sinniger Polung in Serie liegen. Von der Mittelanzapfung der Übertrager (J1 bzw. U2 liegt der aus der Parallelschaltung von C1, Rx und R2 bzw. C10, Rs und Ra bestehende Querzweig gegen den Schaltungsnullpunkt. Zwei symmetrisch zur Mittelanzapfung liegende Anzapfungen bilden den Ein- und Ausgang der Grundschaltungen, wobei am Eingang der ersten Grundschaltung G1 der Oszillator angeschaltet ist, während sein Ausgang an den Transistorverstärker TrV1 angeschaltet ist, über den die beiden Grundschaltungen G1 und G2 des Phasenmodulators miteinander verbunden sind. Über die Drosseln DrI bzw. DrS, die jeweils an den Verbindungspunkt der Sperrschichtvaraktoren V1 und V2 bzw. V3 und K4 angeschaltet sind, werden dem Phasenmodulator die Modulationsspannung und die Vorspannungen U1 bzw. U2 für die Sperrschichtvaraktoren zugeführt.»5 sensible polarity are in series. From the center tap of the transformer (J 1 or U 2 , the shunt arm consisting of the parallel connection of C 1 , R x and R 2 or C 10 , R s and R a , respectively, lies against the circuit zero point. Two taps symmetrically to the center tap form the Input and output of the basic circuits, the oscillator being connected to the input of the first basic circuit G 1 , while its output is connected to the transistor amplifier TrV 1 , via which the two basic circuits G 1 and G 2 of the phase modulator are connected to one another DrI and DrS, which are connected to the junction of the junction varactors V 1 and V 2 or V 3 and K 4 , are supplied with the modulation voltage and the bias voltages U 1 and U 2 for the junction varactors to the phase modulator.
Bei Übertragung eines Dienstgespräches in Originallage und mehreren TF-Kanälen kann es von Vorteil sein, zwei Phasenmodulatoren in Serie zu schalten, wobei dann der Dienstgesprächskanal und die TF-Kanäle getrennt auf je einen Phasenmodulator gegeben werden. When transmitting a business call in the original position and several TF channels, it can be an advantage be to connect two phase modulators in series, then the service call channel and the TF channels are given separately to one phase modulator each.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (9)
Übertragerwicklung im Längszweig und einem anas the basic circuit of the modulator, with a 15
Transformer winding in the series branch and one on
gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wirkwider- Durch die deutsche Auslegeschrift 1 266 833 ist eine Standes im Querzweig zum transformierten Blind- Vorrichtung zur Phasenmodulation eines Trägersignals widerstand des Längszweiges bei der Mittenfre- bekannt, die aus einem von einer T-Schaltung oder einer quenz zwischen 0,5 und 0,75 gewählt ist. äquivalenten π-Schaltung gebildeten passiven Netz-5. Phase modulator according to claim 4, characterized in that 45 sideband output are decoupled,
characterized that the ratio of the effective resistance of the series branch at the center frequency is known from a T-circuit or a frequency between 0.5 and 0.75 is chosen. equivalent π-circuit formed passive network
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |